Computadoras líquidas: ¿qué son y qué permitirán? - Nobbot

Computadoras líquidas: ¿qué son y qué permitirán?

¿Computación líquida? Es un concepto algo abstruso, ciertamente. Y también es uno de los campos de investigación más sugerentes en la actualidad.

Tres investigadores del Soft Machines Lab, James Wissman, Michael D. Dickey, Carmel Majidi, presentaron un paper el pasado septiembre donde hablaban de un pequeño pero enorme progreso en este campo: alterar las propiedades conductivas, gota por gota, de un metal en estado líquido

¿Y para qué serviría esto? Para plantear un nuevo modelo, más efectivo, de transistores que no requieran el recubrimiento de un material semiconductor. Es decir, el núcleo mismo de la computación, la forma en la que las máquinas aprenden, se comunican y almacenan información, podría mutar. Un paso adelante en las investigaciones sobre silicio líquido.

LA CARRERA POR LA MINIATURIZACIÓN

Para hablar de computación líquida, antes debemos hablar de unos pequeños interruptores eléctricos, la traducción física al binario 1 para abrir y 0 para cerrar. Los transistores son a la electrónica lo que las conexiones neuronales a nuestro cerebro. Con una salvedad: el cerebro tiene marcado biológicamente una cantidad estándar —aunque variable, el promedio se sitúa en 86.000 millones de neuronas—. Y a más conexiones no se ha demostrado una correlación de inteligencia superior.

En cambio, cuando hablamos de ordenadores, a mayor cantidad de transistores, mayor capacidad de cálculo. Claro, la única forma de seguir potenciando esta carrera es reduciendo el tamaño de los mismos. ¿Y no podríamos fabricar ordenadores gigantes? No, ya hicimos eso al comienzo de la carrera tecnológica y no funcionó.

La razón es sencilla: a menor tamaño físico, mayor eficiencia, menor gasto energético por menor recorrido transitado —y, por ende, menor gasto calórico generado sobre la superficie, lo que redunda en una necesidad menor de disipar el exceso de temperatura—. En suma, un uso efectivo de la energía, mayor potencia por vatio consumido.

Esta es la razón por la que algunos de los más grandes fabricantes como IBM Research llevan años investigando para lograr chipsets de 7 nanómetros —20.000 millones de transistores en un único microprocesador— o incluso los 5nm: 30.000 millones de transistores en algo tan grande como la uña de nuestro dedo meñique.

ELECTRICIDAD, qué bonito nombre tienes

La electricidad es nuestro alimento, tanto de nuestro cerebro como el de las máquinas. Y para seguir entendiendo el comportamiento debemos hablar de otra máxima: la conductividad eléctrica.

Por eso se llaman transistores, porque atienden a su capacidad de transmitir y dejar pasar corriente eléctrica a través de él. ¿Y qué material es el más usado como semiconductor? El silicio. Por dos razones: en primer lugar, estamos ante el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre; y en segundo, es muy fácil de tratar. La industria electrónica fabrica nueve décimas partes de sus circuitos impresos con él.

Pero el progreso humano avanza, tanto que el silicio se nos ha quedado algo obsoleto: para lograr transistores de 7 nanómetros, los ingenieros aplicaron semiconductores extrínsecos. Es decir, silicio dopado con germanio para alterar sus propiedades eléctricas y lograr un rendimiento mayor bajo una litografía de escala menor.

A falta de un modelo cuántico, este es el sistema más efectivo para hacer crecer la capacidad de cálculo de nuestras máquinas modernas. O quizá exista otra solución.

TRANSISTORIZANDO, QUE ES GERUNDIO

Los ingenieros mecánicos Carmel Majidi y James Wissman del Soft Machines Lab (en la Carnegie Mellon University) sabían que existía una alternativa. Nuestra meta es encontrar transistores blandos, deformables, con capacidad de reconstrucción molecular propia, como propone el grafeno u otros materiales.

Así que en lugar de montar circuitos con metales rígidos como cobre, oro o plata, buscaron una aleación que se mantenga líquida a temperatura ambiente. Mezclando indio y galio se ha logrado un metal líquido idóneo. Se puede litografiar sobre caucho, produciendo circuitos tan elásticos como la piel humana. Algo así como los tatuajes inteligentes.

¿Y cómo funciona? Sencillo: las gotas de este metal se mueven hacia una u otra dirección formando un puente metálico para conducir o cortar la electricidad según reciben voltaje desde una u otra dirección. Siguiendo la máxima de un circuito de corriente continua, los investigadores han logrado emular las propiedades de los transistores convencionales controlando los niveles de voltaje.

Para inducir la inestabilidad de separar dos gotas o juntarlas, realizaron pruebas sobre un baño de hidróxido de sodio. Entonces percibieron que la inestabilidad era impulsada por una reacción electroquímica entre el voltaje aplicado y las propiedades del material.

Para explicar la inestabilidad en un flujo constante, debemos recurrir a la Inestabilidad Rayleigh-Taylor: una rotura en la densidad que podemos percibir, por ejemplo, cuando sale muy poca agua de un grifo y vemos gotas individuales en vez de un chorro constante. Un gradiente en la oxidación de la superficie de la gota produciría un cambio en la tensión superficial de la gota, lo que la llevaría a separarse de la más próxima.

A VUELTAS CON LOS TRANSISTORES FLUÍDICOS

Estas tecnologías existen desde hace añosLas fórmulas están sobre la mesa desde hace medio siglo, cuando los circuitos rellenos de líquido se plantearon como alternativa a las válvulas de vacío que vemos hasta en la bombilla más simple.

Pero las cosas han cambiado bastante: hoy sí tenemos la capacidad de alterar la estabilidad de un fluido y, por tanto, no dependemos del acoplamiento natural entre el voltaje aplicado y la reacción electroquímica. Más aún, podemos doparla desde un escenario controlado, lo que redundaría en escenarios donde lo tecnológico se da la mano con lo biológico sin dañar nuestro organismo.

Dicho de otro modo, sin ambages: este equipo de investigación tiene como meta final poder insertar un circuito impreso en el organismo sin dejar ningún tipo de intoxicación.

Hasta ahora, la conexión más íntima que habíamos logrado es mediante experimentos con mercurio. Pero éste es bastante venenoso, porque se evapora a una temperatura de 20° —un simple termómetro puede causar intoxicación–. Cuando aspiramos este metal pesado, debido a su alta disolución en grasas, nuestro organismo humano lo asimila en la sangre y éste acaba en nuestro cerebro.

Un grupo de científicos australianos ya presentaron un modelo similar que permitiría polialeaciones miméticas, con memoria: igual que las células vivas de nuestro cuerpo, en un futuro estos chipsets podrían desconectarse y conectarse, agruparse y separarse para confeccionar un “sistema nervioso” de manera autónoma. Eso sí, esperamos no tener que enfrentarnos en un futuro a un organismo como el T-1000 de Terminator.

Imágenes | Pexels, Metro Goldwyn Mayer

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